섬유산업 현장 제조로봇 실증 지원, 제조혁신의 선봉에 선 한국섬유기계융합연구원

섬유산업 현장 제조로봇 실증 지원, 제조혁신의 선봉에 선 한국섬유기계융합연구원

보빈 탈·장착 공정모델 채택한 ‘송월’, ‘티케이케미칼’, 생산성-UP, 불량률-DOWN

 

 

 

 

한국섬유기계융합연구원(KOTMI, 원장 성하경, www.kotmi.re.kr )이 국내 섬유산업 현장의 제조로봇 실증 지원사업을 적극 전개하고 있는 가운데 섬유산업의 제조혁신을 이끌고 있다.

 

산업통상자원부는 지난 2019년 발표한 ‘제3차 지능형 로봇 기본계획’을 통해 근무 환경이 열악한 섬유·뿌리·식품 등 3대 제조업을 중심으로 제조로봇 보급 확산 계획을 발표했다.

 

이에 따라 3대 제조업을 대상으로 로봇 도입이 필요한 108개 공정을 우선 선별하는 한편, 업종별·공정별 공정모델 개발해 실증사업을 추진하고 있다.

 

한국섬유기계융합연구원은 한국로봇산업진흥원(원장 손웅희, 이하 KIRIA)에서 주최하는 ‘제조로봇 선도보급 실증사업’의 총괄주관기관을 맡아 제조로봇 도입 지원컨설팅 및 경제성 분석을 통해 섬유산업 공정모델을 대상으로 제조로봇 도입을 지원하고 있다.

 

KOTMI 기계로봇연구센터(이재용 센터장)는 2019년 4개의 공정모델(보빈 탈·장착, 원사 시험/검사, 원단 롤 이송, 가죽 이적재) 개발을 시작으로, 현재까지 8개 모델을 개발했으며, 오는 2023년까지 총 19개 섬유산업 제조로봇 공정모델을 개발할 예정이다.

 

또한, 섬유산업 로봇 자동화 및 제조로봇 보급 확산을 위해 2024년까지 섬유산업 공정모델 실증사업을 수행하고 섬유기업을 지원할 계획이다.

 

한편, KOTMI는 2021년 4월까지 6개 기업을 대상으로 제조로봇 실증을 진행하고 있다.

이 가운데 보빈 탈·장착 제조로봇 시스템을 도입한 수요기업(‘송월’과 ‘티케이케미칼’)의 적용 모델을 소개하면 다음과 같다.

 

 

▣공정모델 소개 - 보빈 탈·장착 공정

 

보빈 탈·장착 작업은 작업자가 중량의 원사 보빈을 크릴에 장착과 탈착을 반복하는 작업이다.

수작업의 문제점으로 낙상 사고와 근골격계 질환 발생을 들 수 있다. 또한, 작업자의 숙련도에 따라 작업속도 차이가 크게 발생하며, 보빈을 잘못 장착하는 실수로 인해 원단의 전체 불량 문제가 발생하는 등 생산성에 큰 영향을 끼친다.

<보빈 탈·장착 공정>

▶섬유산업 제조로봇 실증사례

 

① 송월(도입기업)-주원이앤에스(공급기업)

 

경남 양산에 위치한 송월(박병대 대표)은 타월 생산의 전 공정을 보유한 유일한 업체로 국내 3곳에서 타월을 생산하고 있다.

타월은 준비 → 제직 → 염색 → 봉제 순으로 제작되며, 제조로봇이 도입된 공정은 준비공정이다.

< ‘송월’공장 내 기존 작업자의 보빈 탈·장착 작업 >

공급기업 주원이앤에스(김진후 대표)는 송월의 보빈 탈·장착 공정 로봇시스템 구축을 위해 산업용 로봇 2대를 활용했다.

시스템 구성은 원사 보빈 투입 및 배출 컨베이어, 보빈을 장착하는 크릴, 다관절로봇으로 구성돼 있으며, 다음과 같은 순서로 작업을 진행한다.

작업자가 원사 보빈을 컨베이어에 공급하면 2대의 로봇이 서로 교차되지 않으면서 컨베이어에 놓인 원사를 4개씩 파지해 공급 위치로 이송, 크릴대에 장착하고 빈 지관은 탈착한다.

크릴대 전체의 원사 보빈을 교체할 때 까지 탈·장착 작업을 반복한다.

 

< ‘송월’공장 내 제조로봇 도입 후 로봇 자동화 보빈 탈·장착 공정 >

 

적용된 다관절 로봇은 가반하중 160kg(현대로보틱스, HS160L)으로 로봇 끝단에 양면 그리퍼를 고안·적용했다.

그리퍼는 보빈 핸들링 최적 공간을 고려한 설계와 장착 시간 최소화를 적용한 디자인이다.

다관절 로봇 2대로 2시간 이내에 800여개의 보빈을 장착 할 수 있다.

 

제조로봇 실증사업을 통해 구축한 최초 보빈 탈·장착 공정의 로봇도입을 통해 약 13% 생산성 향상 및 약 8% 불량률 감소 효과를 나타냈다.

송월 전창선 이사는 “여유 인원 활용도 상승과 작업자의 노동강도가 줄었으며, 무엇보다 타월업계 최초의 로봇도입으로 섬유산업 부가가치 상승효과가 기대된다”고 말했다.

 

② 티케이케미칼(도입기업)-주원이앤에스(공급기업)

 

티케이케미칼(이상일 대표)은 폴리에스터, 스판덱스 원사 제조기업이다.

원사는 소재 중합 → 숙성 → 방사 → 선별/포장 순으로 제작되며, 제조로봇 공정모델이 도입된 공정은 선별/포장 공정에 해당된다.

 

< ‘티케이케미칼’공장 내 기존 작업자의 원사 보빈 공급 작업 >

공급업체 주원이앤에스(김진후 대표)는 티케이케미칼 스판덱스공장에 산업용 로봇을 활용해 원사 보빈 공급 로봇시스템을 구축했다.

본 시스템은 원사 보빈 대차 투입 및 배출 레일, 원사 보빈 대차, 원사 투입 컨베이어, 다관절로봇으로 구성됐으며, 다음과 같은 순서로 작업을 진행한다.

작업자가 대차를 전용 레일에 투입하면 대차가 자동으로 이동 및 회전해 다관절 로봇 전면으로 이동한다.

로봇은 비전으로 보빈의 유무를 인식하고 10개의 보빈을 탈착해 공급장치로 이송하고 공급장치에서 1개씩 보빈을 컨베이어에 놓아준다.

로봇은 3개의 공급장치에 순차적으로 10개씩 보빈을 공급하고 각 컨베이어를 통해 검사 및 포장라인으로 자동 이송된다.

 

 

< ‘티케이케미칼’공장 내 제조로봇 도입 후 로봇 자동화 원사 보빈 공급 공정 >

적용된 다관절 로봇은 가반하중 220kg(현대로보틱스, HS220)으로 끝단에 원사 유무 확인용 비전과 원사 보빈 핸들링 전용 그리퍼를 고안·적용했다.

 

제조로봇 도입으로 약 10% 생산성 향상 및 약 21% 불량률 감소의 성과를 이끌어 냈다.

티케이케미칼 김오현 공장장은 “지속적인 운용을 통해 안정화를 거쳐 생산성 향상과 작업 만족도 향상 등의 기대효과가 예상된다”고 기대감을 나타냈다.

 

 

 

<김진일 기자>

 

 

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